9.3 大气压强
知识点梳理
一、大气压强的存在
(1)类比法感受大气压强:液体由于具有_________和____________,所以在液体的内部有压强,而且液体内部向各个方向都有压强。同样我们所生活的大气层的空气也具有重力和流动性。所以大气压强与液体压强有相同之处。
(2)大气压强实例:很多的实验都证明了大气压强的存在,如小皮碗的实验、覆杯实验、广口瓶吞蛋、铁皮箱实验等等。
(3)第一个证明大气压强存在的实验:是______________实验。
(4)大气压强定义:大气层对浸在它里面的物体的压强叫大气压强,简称大气压或气压。地球周周的万物无不在大气层之中,它们都受到大气压强。
二、大气压强的大小
(1)第一个测量出大气压强的实验:_________________测出了大气压的值。
(2)计算大气压强:在托里拆利实验中,测得水银柱的高度为__________mm。依据液体压强计算公式计算其大小为:p=ρgh=13.6×103 kg/m3×9.8 N/kg×0.76 m=1.013×105 Pa。
(3)标准大气压:为了便于对比,人们通常把_________mmHg的压强叫做标准大气压。用atm来表示。1 atm=1.013×105 Pa,即等于760 mm水银柱产生的压强。(大气压强的单位多出了两个,一个是mmHg,另一个是cmHg,1 mmHg约等于133 Pa)
(4)托里拆利实验在托里拆利实验中,如果将玻璃管稍稍上提,观察水银柱的高度,结果是不变的。将玻璃倾斜,注意到,水银面上的真空体积有变化,管内水银柱的长度也有变化。当倾斜时,管内水银面上方的真空体积减小,水银柱变长,但是水银柱的__________是不变化的。
三、大气压的变化
(1)大气压与高度的关系:大气压强随海拔高度的增加而__________。在海平面处的压强最大是760 mmHg。这是因为越往高处空气柱越短,而且越往高处空气密度越小,这两个因素决定了越往高处相同受力面积上受到的压力越小,当然也就是大气压强随高度的增加而减小。
四、大气压与沸点的关系
一切液体的沸点都是气压减小时__________,气压增大时___________。
练习题
一、选择题
1.历史上最先测出大气压数值的科学家是( )
A.伽利略 B.帕斯卡 C.托里拆利 D.牛顿
2.下列事例中,利用大气压强的是( )
A.船闸 B.洗手池下的回水管
C.用吸管吸饮料 D.高压锅
3.青藏铁路已全线贯通,高原列车有完善的供氧系统,这样做是因为( )
A.高原空气稀薄,大气压强小 B.高原空气稀薄,大气压强大
C.高原空气稠密,大气压强小 D.高原空气稠密,大气压强大
4.小冰上完新课后,回家准备了一些器材自行探究实验。她在一个瓶子内点燃浸过酒精的棉花,然后用剥了皮的鸡蛋堵住瓶口,观察到鸡蛋会进入瓶内。这是因为( )
A.瓶内气体把鸡蛋吸入瓶中 B.瓶口由于热膨胀,使鸡蛋掉入瓶内
C.鸡蛋受到重力的作用 D.瓶内气体压强变小,大气压把鸡蛋压入瓶中
5.取一个瓶子,装入适量带色的水,再取一根两端开口的细玻璃管,在它上面画上刻度,使玻璃管穿过橡皮塞插入水中,从管子上端吹入少量气体,使瓶内气体压强大于大气压,水沿玻璃管上升到瓶口以上,如图所示,这样就制作成了一个简易的气压计。把这个气压计从一楼带至四楼,不考虑温度变化,则以下判断中正确的是( )
A.玻璃管内的水面上升,这是因为大气压随高度的增加而增大
B.玻璃管内的水面下降,这是因为大气压随高度的增加而增大
C.玻璃管内的水面上升,这是因为大气压随高度的增加而减小
D.玻璃管内的水面下降,这是因为大气压随高度的增加而减小
6.如图为自制的“鸟类饮水器”,将一个矿泉水瓶装满水,然后倒置于水盆中,瓶口刚刚被水浸没,水盆中的水被喝掉后,瓶中水流出。下列说法错误的是( )
A.瓶中的水位保持一定的高度是大气压作用的结果
B.瓶中的水流出一些后瓶内水上方的气压变大
C.瓶内水上方的气压大于外界大气压
D.若在瓶底开一孔、瓶中水会流出直至与盆中水面相平
7.如图所示,该装置是某医院给病入输液的部分装置示意图,乙瓶内大气液体不断通过Q管输入病人体内,刚开始输液时,甲、乙两瓶内药液量相等,液面相平。过了一会儿,观察两个输液瓶时会发现(此时,两个输液瓶内还有大量的溶液)( )
A.甲瓶中的液面高 B.乙瓶中的液面高
C.甲、乙两瓶中的液面一样高 D.以上三种情况均有可能
8.办公室有一个简单的抽水机,当用手连续按压上部塑料筒时,水就会流出来;再按一下水管上方的黄色按钮,会听到“哧”的一声,筒内的水立刻退回到水桶内。如果塑料筒穿孔或者连接部分密封不好,设备无法正常抽水。关于这个设备,下列说法中正确的是( )
A.向下按压塑料筒时,塑料筒内气体压强会变小
B.水由于塑料筒的吸引力而升上来
C.按下黄色按钮,水桶内的气压会变大
D.该设备能抽水是因为按压增大了桶内气压,利用内外压强差将水压出桶外
二、填空题
9.如图所示,某同学在一个玻璃管中装满水,用纸片把管口盖严,然后用手托住纸片,把玻璃管倒过来后,手移开后纸片不脱落,水不外流,此实验证明了 的存在;若将玻璃管倾斜到所示位置,再把托住纸片的手移开,纸 (选填“会”或“不会”)掉下。
10. 中国茶文化源远流长,如图所示,茶壶的壶嘴与壶身构成了一个连通器。茶水静止时,壶嘴与壶身中茶水的液面是 的,如图所示,茶壶盖上有一个小孔,使用时,若用手堵住这个小孔,则不能倒出茶水,这是由于 的作用。
11. 最早测出标准大气压值的实验是 实验,如图所示,测得的大气压强的值相当于 高水银柱所产生的压强。
12.如图,小亮设计了一个自动供水装置,他将一个塑料瓶装满水后倒放在盆景中,瓶口刚刚被水浸没。一段时间后,盆景中的水会蒸发而变少,瓶内的水会流出一部分,瓶口又被浸没后,瓶中的水不再流出,塑料瓶内水面的上方是 (填“空气”或“真空”)。如果在瓶壁“A”处打一个小孔,水 (填“会”或“不会”)从小孔向外喷出。
13. 如图所示,把一根两端开口的细玻璃管,通过橡皮塞插入红色水的玻璃瓶中,从管口向瓶内吹入少量气体后,瓶内的水沿玻璃管上升的高度为。不考虑温度的影响,若将玻璃管向上提起一些,但下端管口未离开水面,这时管内水柱高度将 填“增大”、“不变”或“减小”。若把该装置从山下移到山上后将 填“增大”、“不变”或“减小”,原因是 。
三、实验探究题
14.进行测定大气压强时在长约1米、一端封闭的玻璃管里灌满水银,用手指将管口堵住,然后倒插在水银槽中,放开手指,管内水银面下降到一定高度时就不再下降,如图所示。
(1)科学家 通过此实验第一次测出大气压强值;
(2)现将玻璃管向上缓缓提起,且玻璃管口未离开水银液面,在这一过程中,水银柱内外液面高度差值将 。如果将此装置拿到比地面高很多的山顶,则观察到的现象是水银柱内外液面高度差值将 (均选填“变大”“变小”或“不变);
(3)某同学也利用此装置,把水银换成水,将玻璃管灌满水后,倒插在水槽内时,管中的水柱 下降,如果这时在管顶开一个小孔,水柱 向上喷出(均选填“会”或“不会”)。
15.创新实验小组的同学们设计实验方案估测大气压的值。如图所示,同学们设计的实验方案如下:
A.记录弹簧测力计的示数为F,这就是大气对吸盘的压力;
B.将蘸水的塑料挂衣钩的吸盘放在光滑玻璃板上,用力挤压吸盘;
C.用弹簧测力计勾着吸盘缓慢向上,直到吸盘刚要脱离玻璃板面;
D.量出吸盘与玻璃板接触面的直径,算出吸盘与玻璃板的接触面积为 S;
E.计算出大气压的大小p。
(1)该实验的原理是 。正确的实验步骤是 ;
(2)实验中将蘸水的吸盘放在光滑玻璃板上,用力挤压吸盘的目的是 ;
(3)如果实验中所用的弹簧测力计的量程是0~5 N,吸盘的面积是 10 cm2,小组同学 (选填“能”或“不能”)测出大气压的大小(设大气压约为1.0×105Pa);为测出大气压的大小,请你给小组同学提出一条有效的实验改进措施: ;
(4)小组同学通过实验数据计算出的大气压值与1个标准大气压值相差很大,造成该现象的原因可能是
(写出一条即可)。
四、计算题
16.如图所示为高压锅的示意图,锅盖上有一个空心柱为排气孔,空心柱上戴有一个“帽子”为限压阀。当高压锅内气体的压强超过安全值时,锅内的气体会顶起限压阀跑出一部分,使锅内气体压强减少,保证高压锅安全使用。已知空心柱小孔的横截面积为10-5m2,大气压为1.0×105Pa,高压锅工作时锅内气体最大压强为1.8×105Pa。
(1)当高压锅内气体达到最大压强值时,锅内气体给限压阀一个向上的压力,计算该压力大小;
(2)计算限压阀的质量。
参考答案
1.C
2.C
3.A
4.D
5.C
6.D
7.B
8.D
9.大气压强;不会
10.相平;大气压
11.托里拆利;750
12.空气;不会
13.不变;增大;高度越高,气压越低
14.(1)托里拆利
(2)不变;变小
(3)不会;不会
15.(1);BDCAE
(2)排尽吸盘内的空气并防止漏气
(3)不能;减小吸盘的面积(或选用量程更大的弹簧测力计)
(4)吸盘内空气未排尽
16.解:(1)已知空心柱小孔的横截面积为10-5m2,高压锅工作时锅内气体最大压强为1.8×105Pa。由可得,该压力为
(2)此时限压阀对出气口的压强为
由可得,此时作用在出气口的压力为
此时限压阀的重力为
配制的限压阀的质量为
答:(1)该压力大小为1.8N;
(2)限压阀的质量为0.08kg。